石材的结构构造与吸水机制

一、石材的结构构造

从地质学的角度分析，石材包括成因、成分、结构、理化特性等方面，为了更好、更直观地将石材的诸多特性与石材护理各有关方面相联系，我们从材料学的角度将石材简单地分为胶结料、集料和孔隙三部分,即石材是由胶结料、集料和孔隙三部分组成的。其中,重要胶结料包括碳酸盐（如CaCO3)、硫酸盐（如CaSO4)、硅酸盐（如3CaO•SiO2•H20)、铝酸盐（如3CaO•A12O3•H20)、铁盐(如4CaO•A12O3•Fe2O3•H20)等，重要集料包括石英砂SiO2、石灰岩砂CaCO3、纤维、玻璃纤维、轻集料、黏土、陶粒、珍珠岩等，孔隙包括微孔隙（r<10-7m)、毛细孔隙（KT7m<r<10-4m)、气孔隙（r>10-4，m)。

二、石材孔隙

石材内部的孔隙多种多样，按孔的大小即孔径可分为微孔隙、毛细孔隙和气孔，其孔径由小到大。通过观察分析，按孔隙的形状将石材内部的孔隙归纳为以下几种:贯穿性孔隙、气孔隙和憎水性气孔隙、与气孔隙连接的毛细孔隙、封闭性孔隙、盲孔隙、瓶颈式孔隙以及连接孔隙等。参考形状见图1-1。

三、石材的吸水机制

石材的吸水机制与石材的孔隙密切相关，石材孔隙的直径决定了石材的吸水机制。石材液态水的吸收机制是主动式自愿充填孔隙毛细水和被迫充填孔隙渗流水。而石材气态水的吸收机制是当空气相对湿度为100%时的凝结作用、空气相对湿度小于100%时的毛细凝结作用，以及空气相对湿度大于50%时的吸湿作用（与石材盐含量有关）。由于石材存在着多种孔隙，会吸收多种状态的水，如液态水和气态水，而且会以不同形式吸收，如主动式的和被动式的。吸水机制与孔隙的关系见表14。

上面阐述的是石材的吸水机制，从中可以看出石材吸水的模式。石材吸水是随着石材孔径由小变大而由两种模式变为四种模式，石材吸水难易程度由难到易。而影响石材的吸水多少即吸水率，主要与石材的孔隙率、孔径的大小、孔隙的形态等因素有关。如石材的孔隙率髙，其吸水率就大;石材孔隙的直径大，其吸水率就大，且速度快;石材贯穿性孔隙发育，其从背面及侧面的吸水率就大，但干燥的速度也快。石材的气孔隙、与气孔隙连接的毛细孔隙、盲孔隙和连接孔隙发育，其吸水率及吸水量就大。

四、石材吸水后的病害

水是石材最主要的病害或诱因，石材由于吸收水会产生冻融病害、水力膨胀与收缩、微生物附生、水溶性污染物的污染等。石材由于吸收水及溶于水中的有害物质（水溶性盐及气体)会产生盐结晶病害、盐水解病害，提髙了由于吸湿作用而产生的平衡水蒸气含量，还会产生冻融盐病害以及由于胶结料化学转变形成可溶性盐而减少胶结料含量等病害。